JP4451163B2 - 受信装置 - Google Patents

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Description

この発明は、情報本体を含む情報本体部と少なくとも受信電界強度測定のための情報を含む付加部とを有したフレーム構成の無線信号を、複数のアンテナを用いて選択受信する受信装置に関し、特に被検体内のカプセル型内視鏡から送信される無線映像信号を被検体外の複数のアンテナを用いて受信する受信装置に関するものである。
近年、内視鏡の分野においては、飲込み型のカプセル型内視鏡が登場している。このカプセル型内視鏡には、撮像機能と無線通信機能とが設けられている。カプセル型内視鏡は、観察(検査)のために患者の口から飲込まれた後、人体から自然排出されるまでの間、体腔内、例えば胃、小腸などの臓器の内部をその蠕動運動に従って移動し、順次撮像する機能を有する。
体腔内を移動する間、カプセル型内視鏡によって体内で撮像された画像データは、順次無線通信により外部に送信され、外部の受信機内に設けられたメモリに蓄積される。患者がこの無線通信機能とメモリ機能とを備えた受信機を携帯することにより、患者は、カプセル型内視鏡を飲み込んだ後、排出されるまでの期間であっても、自由に行動できる。この後、医者もしくは看護士においては、メモリに蓄積された画像データに基づいて臓器の画像をディスプレイに表示させて診断を行うことができる。
一般に受信機は、カプセル型内視鏡から送信される映像信号を受信するための複数のアンテナを体外に分散配置し、映像信号の受信誤りが少ない1つのアンテナを選択切替して受信するようにしている。なお、特許文献1には、体外に配置された複数のアンテナの受信切替を行い、各アンテナが受信する電界強度をもとに、映像信号の発信源である体内のカプセル型内視鏡の位置を探知する受信機が記載されている。
特開2003−19111号公報
しかしながら、従来の受信機は、複数のアンテナから1つのアンテナを選択切替する場合であって1つの受信部(チューナー)を用いる場合、プリアンブルなどの受信電界強度測定期間内にアンテナの受信電界強度を測定するが、この受信電界強度測定期間は短いため、最終的に大きな受信電界強度を有する最適なアンテナを選択するまでに複数フレームを受信しなくてはならず、最適なアンテナ選択までに時間がかかるという問題点があった。
特に、カプセル型内視鏡などから送信される映像信号は、カプセル型内視鏡が有する電源が限られていることから間欠的な映像信号となり、受信装置側において短時間に確実に映像信号を受信できることが要望されている。
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、短時間で確実な映像信号を得ることができる受信装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる受信装置は、少なくとも情報本体を含む情報本体部と受信電界強度測定のための情報を含む付加部とを有したフレーム構成の無線信号を、複数のアンテナを用いて選択受信する受信装置において、2以上の前記アンテナの受信電界強度を現フレームの前記付加部で測定させるとともに、前記2以上のアンテナのうちの最大の受信電界強度をもつアンテナを現フレーム内の前記情報本体部を受信するアンテナとして選択し切り替える制御手段を備えたことを特徴とする。
また、この発明にかかる受信装置は、上記の発明において、前記2以上のアンテナは、前記複数のアンテナの全てであることを特徴とする。
また、この発明にかかる受信装置は、少なくとも情報本体を含む情報本体部と受信電界強度測定のための情報を含む付加部とを有したフレーム構成の無線信号を、複数のアンテナを用いて選択受信する受信装置において、前フレーム内の前記情報本体を受信していたアンテナの第1の受信電界強度と、該アンテナ以外の2以上の前記アンテナの受信電界強度を現フレーム内の前記付加部で測定させ、測定結果内の最大の受信電界強度である第2の受信電界強度とを比較し、大きい受信電界強度を有するアンテナを現フレーム内の前記情報本体部を受信するアンテナとして選択し切り替える制御手段を備えたことを特徴とする。
また、この発明にかかる受信装置は、上記の発明において、前記2以上のアンテナは、前記第1の受信電界強度をもつアンテナ以外の全てのアンテナであることを特徴とする。
また、この発明にかかる受信装置は、上記の発明において、前記2以上のアンテナは、前記複数のアンテナをグループ化したアンテナ群であることを特徴とする。
また、この発明にかかる受信装置は、上記の発明において、前記2以上のアンテナは、前フレーム内の前記情報本体を受信していたアンテナの近傍のアンテナ群であることを特徴とする。
また、この発明にかかる受信装置は、上記の発明において、前記複数のアンテナは、前記送信装置の移動経路に合わせた一連の番号を有し、前記2以上のアンテナは、前フレーム内の前記情報本体を受信していたアンテナの順番以降のアンテナ群であることを特徴とする。
この発明にかかる受信装置では、制御手段が、2以上のアンテナの受信電界強度を現フレームの前記付加部で測定させるとともに、前記2以上のアンテナのうちの最大の受信電界強度をもつアンテナを現フレーム内の前記情報本体部を受信するアンテナとして選択し切り替えるようにしているので、短時間で確実な映像信号を得ることができるという効果を奏する。
以下、この発明を実施するための最良の形態である無線型被検体内情報取得システムについて説明する。
(実施の形態1)
まず、実施の形態1にかかる受信装置を備えた無線型被検体内情報取得システムについて説明する。この無線型被検体内情報取得システムは、被検体内導入装置の一例としてカプセル型内視鏡を用いている。
図1は、無線型被検体内情報取得システムの全体構成を示す模式図である。図1に示すように、無線型被検体内情報取得システムは、無線受信機能を有する受信装置2と、被検体1の体内に導入され、体腔内画像を撮像して受信装置2に対して映像信号などのデータ送信を行うカプセル型内視鏡(被検体内導入装置)3とを備える。また、無線型被検体内情報取得システムは、受信装置2が受信した映像信号に基づいて体腔内画像を表示する表示装置4と、受信装置2と表示装置4との間のデータ受け渡しを行うための携帯型記録媒体5とを備える。受信装置2は、被検体1によって着用される受信ジャケット2aと、受信ジャケット2aを介して受信される無線信号の処理等を行う外部装置2bとを備える。
表示装置4は、カプセル型内視鏡3によって撮像された体腔内画像を表示するためのものであり、携帯型記録媒体5によって得られるデータに基づいて画像表示を行うワークステーション等のような構成を有する。具体的には、表示装置4は、CRTディスプレイ、液晶ディスプレイ等によって直接画像を表示する構成としても良いし、プリンタ等のように、他の媒体に画像を出力する構成としても良い。
携帯型記録媒体5は、外部装置2bおよび表示装置4に対して着脱可能であって、両者に対する挿着時に情報の出力または記録が可能な構造を有する。具体的には、携帯型記録媒体5は、カプセル型内視鏡3が被検体1の体腔内を移動している間は外部装置2bに挿着されてカプセル型内視鏡3から送信されるデータを記録する。そして、たとえばカプセル型内視鏡3が被検体1から排出された後、つまり、被検体1の内部の撮像が終わった後には、外部装置2bから取り出されて表示装置4に挿着され、表示装置4によって記録したデータが読み出される構成を有する。外部装置2bと表示装置4との間のデータの受け渡しをコンパクトフラッシュ(登録商標)メモリ等の携帯型記録媒体5によって行うことで、外部装置2bと表示装置4との間が有線接続された場合よりも、被検体1が体腔内の撮影中に自由に動作することが可能となる。なお、ここでは、外部装置2bと表示装置4との間のデータの受け渡しに携帯型記録媒体5を使用したが、必ずしもこれに限られるものではなく、外部装置2bに内蔵型の他の記録装置を用い、表示装置4との間のデータの受け渡しのために、双方を有線または無線接続するように構成してもよい。
ここで、図2を参照して、受信装置2について説明する。受信装置2は、カプセル型内視鏡3から無線送信された体腔内画像データを受信する機能も有する。図2は、受信装置2の構成を模式的に示すブロック図である。図2に示すように、受信装置2は、被検体1によって着用可能な形状を有し、受信用アンテナA1〜Anを備えた受信ジャケット2aと、受信された無線信号の処理等を行う外部装置2bとを備える。なお、受信用アンテナA1〜Anのそれぞれは、直接被検体外表面に貼付すべく受信ジャケット2aに備え付けられなくてもよく、また受信ジャケット2aに着脱可能なものであってもよい。
外部装置2bは、カプセル型内視鏡3から送信された無線信号の処理を行う機能を有する。具体的には、外部装置2bは、図2に示すように、受信用アンテナA1〜Anの接続切替を行う切替スイッチSWと、切替スイッチSWの後段に接続され、切替スイッチSWによって切替接続された受信用アンテナA1〜Anからの無線信号を増幅し、復調する受信回路11とを有し、さらに受信回路11の後段には、信号処理回路12と、サンプルホールド回路15とが接続される。サンプルホールド回路15の後段にはさらにA/D変換部16が接続される。制御部Cは、選択制御部C1を有し、信号処理回路12、A/D変換部16、携帯型記憶媒体5に対応する記憶部13、表示部14および切替制御部SCを接続する。切替制御部SCは、強度受信アンテナ番号情報N1および映像受信アンテナ番号情報N2を保持し、これらの番号情報をもとに、切替スイッチSWの切替指示を行うとともに、サンプルホールド回路15,A/D変換部16および選択制御部C1の処理タイミングを指示する。電力供給部17は、上述した各部への電力供給を行い、たとえば電池によって実現される。
外部装置2bの切替スイッチSWは、切替制御部SCからの切替指示をもとに受信用アンテナA1〜Anのいずれか1つを選択的に切り替え、切り替えた受信用アンテナA1〜Anからの無線信号を受信回路11に出力する。受信回路11は、上述したように、無線信号を増幅し、復調した映像信号S1を信号処理回路12に出力するとともに、増幅した無線信号の受信電界強度である受信強度信号S2をサンプルホールド回路15に出力する。信号処理回路12によって処理された映像データは、制御部Cによって記憶部13に記憶されるとともに、表示部14によって表示出力される。サンプルホールド回路15によってサンプルホールドされた信号は、A/D変換部16によってデジタル信号に変換され、制御部Cに取り込まれ、制御部Cの選択制御部C1は、後述する同期期間の強度受信期間に受信された受信電界強度の中から最も大きな受信電界強度を有する受信用アンテナを映像信号期間の受信用アンテナとして選択し、強度受信期間に受信する受信用アンテナ番号を強度受信用アンテナ番号N1とし、映像信号期間の受信用アンテナ番号をN2とする信号S4として切替制御部SCに出力する。切替制御部SCは、選択制御部C1に指示された強度受信アンテナ番号N1と映像受信アンテナ番号N2とを保持し、強度受信期間には強度受信アンテナ番号N1に対応する受信用アンテナA1〜Anを選択接続するように切替スイッチSWに指示し、映像受信期間には映像受信アンテナ番号N2に対応する受信用アンテナA1〜Anを選択接続するように切替スイッチSWに指示する信号S5を切替スイッチSWに出力するとともに、サンプルホールド回路15によるサンプルホールドタイミングを指示する信号S3a、A/D変換部16によるA/D変換タイミングを指示する信号S3b、選択制御部C1による選択制御タイミングを指示する信号S3cを出力する。
ここで、図3および図4を参照して、サンプルホールド回路15および切替スイッチSWの詳細構成について説明する。まず、図3において、サンプルホールド回路15は、サンプルホールドパルスを発生するパルス発生器15a、強度受信期間の受信電界強度をサンプルホールドする強度受信サンプルホールド回路15b、および映像受信期間の受信電界強度をサンプルホールドする映像受信サンプルホールド回路15cを有する。
パルス発生器15aは、切替制御部SCから入力される信号S3aをもとに、強度受信サンプルホールド回路15bによるサンプルホールドのタイミングおよび期間を指示するパルスSH_KYODOおよびパルスSH_EIZOを生成する。パルスSH_KYODOおよびパルスSH_EIZOは、それぞれ強度受信サンプルホールド回路15bのスイッチSW1および映像受信サンプルホールド回路15cのスイッチSW2に出力される。
強度受信サンプルホールド回路15bは、受信回路11から入力される受信強度信号S2をアンプAmp1によって増幅する。一方、スイッチSW1は、パルスSH_KYODOが示すタイミングから示された期間、オン状態になり、アンプAmp1によって増幅された信号は、コンデンサC1に電圧値として蓄積され、オフ状態になることによって、この蓄積された電圧値がアンプAmp2によって増幅され、強度受信期間の受信電界強度を示す信号KYODO_LVLとしてA/D変換部16に出力される。
一方、映像受信サンプルホールド回路15cは、アンプAmp1によって増幅された信号が強度受信サンプルホールド回路15bから入力される。スイッチSW2は、パルスSH_EIZOが示すタイミングから示された期間、オン状態になり、アンプAmp1によって増幅された信号は、コンデンサC2に電圧値として蓄積され、オフ状態になることによって、この蓄積された電圧値がアンプAmp3によって増幅され、映像信号期間の受信電界強度を示す信号EIZO_LVLとしてA/D変換部16に出力される。
つぎに、切替スイッチSWの詳細構成について説明する。図4において、この切替スイッチSWは、切替制御部SCから入力される3ビットの信号S5を8ビットの信号S51にデコードするデコーダD1と、受信用アンテナA1〜A4に接続され、いずれか一つを選択するスイッチSW11と、受信用アンテナA5〜A8に接続され、いずれか一つを選択するスイッチSW12と、スイッチSW11,SW12に接続され、スイッチSW11,SW12からそれぞれ出力された信号Sa,Sbのいずれ一方を選択して出力するスイッチSW13と、デコーダに入力される最上位ビットをもとにスイッチSW13の排他論理を確実にする反転回路I1とを有する。
信号S5は、8つの受信用アンテナA1〜A8のいずれかを選択する3ビットの信号としてデコーダD1に入力される。この3ビットの信号S5は、信号ANT_SELECT[0]、 信号ANT_SELECT[1]、 信号ANT_SELECT[2]であり、最上位ビットを示す信号は、信号ANT_SELECT[2]である。デコーダD1は、3ビットの信号S5を8ビットの信号S51にデコードし、下位番号の受信用アンテナA1〜A4をスイッチングするスイッチSW11に、下位の4ビットの信号S51aを出力し、上位番号の受信用アンテナA5〜A8をスイッチングするスイッチSW12に、上位の4ビットの信号S51bを出力する。スイッチSW11,SW12は、それぞれ信号S51a,S51bにしたがって受信用アンテナA1〜A8のいずれかを選択する。スイッチSW13は、スイッチSW11,SW12から出力された信号Sa,Sbのいずれかを最上位ビットの信号ANT_SELECT[2]をもとに選択する。ここで、スイッチSW11がいずれか1つの受信用アンテナA1〜A4を選択した場合、スイッチSW12は受信用アンテナA5〜A8を選択していないことになるが、選択の正確性を増すために、反転回路による最上位ビットの信号ANT_SELECT[2]の反転信号を入力し、排他処理を行っている。このスイッチSW13によって最終的に選択された受信用アンテナA1〜A8の信号は受信回路11に出力される。なお、ここでは、受信用アンテナA1〜Anを8つの受信用アンテナA1〜A8として説明した。また、各受信用アンテナA1〜A8のアンテナ番号は、情報処理上、「1」〜「8」を「0」〜「7」としている。
ここで、図5を参照して上述した強度受信期間と映像受信期間、すなわち無線信号のフレーム構成について説明するとともに、受信用アンテナA1〜Anの選択切替処理の概要について説明する。カプセル型内視鏡3から送られる無線信号は、フレーム単位で送られ、このフレームは図5に示すように、同期期間と映像信号期間とから構成される。同期期間は、受信調整のためのプリアンブル信号期間に対応する期間である。また、映像信号期間は、映像信号自体の他に、映像信号を受信するために必要な制御信号を含めることができる。
各フレームは、図5に示すように送られ、各フレーム間に無信号状態が存在する場合もあるし、各フレームが連続して送られる場合もある。フレーム送信のフレーム周期TTは、カプセル型内視鏡3のバッテリーの有効利用を考え、注目すべき撮像領域や、カプセル型内視鏡3の移動が速い領域においては短くし、フレーム周期TTの長短は柔軟に調整される。
図5に示すように、n番目のフレーム(n)の同期期間TSは、受信電界強度が最も高い受信用アンテナを選択するための強度受信期間TS1と映像信号の同期期間TS2とを有し、これら強度受信期間TS1と同期期間TS2との間でアンテナ切替が実行される。ここで、受信用アンテナA1〜Anが8つの受信用アンテナである場合、この全ての受信用アンテナA1〜A8のアンテナ切替を、強度受信期間TS1内において行い、それぞれ切り替えられた状態の期間内のタイミングt1〜t8で受信電界強度測定が行われる。このタイミングt1〜t8におけるピークホールドパルスは、パルス発生器15aによって生成される。
選択制御部C1は、全ての受信用アンテナA1〜A8の受信電界強度測定が終わると、その時点において最も受信電界強度が大きい受信用アンテナを選択し、この受信用アンテナを、同期期間TS2および映像信号期間TMの映像受信アンテナとして選択する。そして、映像信号期間TMあるいは同期期間TS2において映像受信アンテナによる受信電界強度測定をタイミングtt1あるいはタイミングttaにおいて行う。ただし、この映像受信アンテナによる受信電界強度測定は、必要がなければ行わなくてもよい。この実施の形態1では受信状態確認として行っている。
この実施の形態1では、強度受信期間TS1において全ての受信用アンテナの受信電界強度測定を行って最も受信電界強度が高い受信用アンテナを映像受信アンテナとして選択するようにしているので、無駄な映像信号を送信することがなく、少ない映像信号を確実に受信することができる。この結果、カプセル型内視鏡3側の省電力化を促進することができる。
(実施の形態2)
つぎに、この発明の実施の形態2について説明する。この実施の形態2では、さらに映像受信アンテナによる受信電界強度測定の結果を有効に利用して映像受信アンテナの選択処理を行うようにしている。
図6は、この発明の実施の形態2である受信装置の構成を示すブロック図である。図6に示すように、この受信装置は、選択制御部C1に代えて選択制御部C2が設けられる。その他の構成は実施の形態1と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
選択制御部C2は、図7に示すように、フレーム(n−1)で映像信号アンテナとして選択された受信用アンテナを強度受信アンテナから除外し、残りの7つの受信用アンテナを強度受信アンテナとして強度受信期間TS1において各受信用アンテナの受信電界強度測定を行わせる。選択制御部C2は、この強度受信期間TS1内において最も大きな受信電界強度をもつ受信用アンテナを決定し、この決定した受信用アンテナの受信電界強度と、フレーム(n−1)の映像受信アンテナの受信電界強度とを比較し、受信電界強度が高い方の受信用アンテナをフレーム(n)の映像受信アンテナとして選択する。この選択された映像受信アンテナは、同期期間TS2あるいは映像信号期間TM内において受信電界強度を測定し、この結果はフレーム(n+1)の映像受信アンテナの決定に用いられる。
この実施の形態2では、時間の余裕がある前回の映像信号期間TM内で映像受信アンテナの受信電界強度を測定し、この受信用アンテナのみを強度受信期間TS1における強度受信アンテナから除外するようにし、これらの受信電界強度の中から最も大きな受信電界強度が高い受信用アンテナを映像受信アンテナとして選択するようにしているので、短時間で確実な映像信号を受信することができる。
なお、上述した実施の形態1,2では、基本的に全ての受信用アンテナを強度受信アンテナとするものであったが、たとえば、全ての受信用アンテナを予めグループ化した場合、このグループ化されたアンテナ群のみが基本的に強度受信アンテナの対象にするとよい。さらに、全ての受信用アンテナではなく、映像受信アンテナに対して予め決定された近傍の受信用アンテナを対象としてもよい。たとえば、全受信用アンテナがカプセル型内視鏡3の移動経路に対応した一連の番号が付されている場合、映像受信アンテナの近傍、たとえば前後2つまでの一連の番号をもつ受信用アンテナを対象としてもよい。また、一連の番号が付された受信用アンテナである場合、現映像受信アンテナの番号よりも後の番号をもつ受信用アンテナの全てを強度受信アンテナの対象としてもよい。
この発明の実施の形態1にかかる受信装置を含む無線型被検体内情報取得システムの全体構成を示す模式図である。 図1に示した受信装置の構成を示すブロック図である。 図2に示したサンプルホールド回路の詳細構成を示すブロック図である。 図2に示した切替スイッチの詳細構成を示すブロック図である。 図2に示した受信装置によるアンテナ切替処理を説明するタイミングチャートである。 この発明の実施の形態2にかかる受信装置の構成を示すブロック図である。 図6に示した受信装置によるアンテナ切替処理を説明するタイミングチャートである。
符号の説明
1 被検体
2 受信装置
2a 受信ジャケット
2b 外部装置
3 カプセル型内視鏡
4 表示装置
5 携帯型記録媒体
11受信回路
12 信号処理回路
13 記憶部
14 表示部
15 サンプルホールド回路
15a パルス発生器
15b 強度受信サンプルホールド回路
15c 映像受信サンプルホールド回路
16 A/D変換部
17 電力供給部
18 ピークホールド回路
SW 切替スイッチ
C 制御部
C1,C2 選択制御部
SC 切替制御部
D1 デコーダ
I1 反転回路
SW 切替スイッチ
SW11,SW12,SW13 スイッチ
N1 強度受信アンテナ番号
N2 映像受信アンテナ番号
A1〜An 受信用アンテナ

Claims (4)

  1. 少なくとも情報本体を含む情報本体部と受信電界強度測定のための情報を含む付加部とを有したフレーム構成の無線信号を、複数のアンテナを用いて選択受信する受信装置において、
    2以上の前記アンテナの受信電界強度を現フレームの前記付加部で測定させるとともに、前記2以上のアンテナのうちの最大の受信電界強度をもつアンテナを現フレーム内の前記情報本体部を受信するアンテナとして選択し切り替える制御手段を備え、
    前記2以上のアンテナは、前フレームにおいて前記制御手段が選択したアンテナに対して予め決定された近傍のアンテナをグループ化したアンテナ群であることを特徴とする受信装置。
  2. 少なくとも情報本体を含む情報本体部と受信電界強度測定のための情報を含む付加部とを有したフレーム構成の無線信号を、複数のアンテナを用いて選択受信する受信装置において、
    2以上の前記アンテナの受信電界強度を現フレームの前記付加部で測定させるとともに、前記2以上のアンテナのうちの最大の受信電界強度をもつアンテナを現フレーム内の前記情報本体部を受信するアンテナとして選択し切り替える制御手段を備え、
    前記複数のアンテナは、送信装置の移動経路に合わせた一連の番号を有し、前記2以上のアンテナは、前フレーム内の前記情報本体を受信していたアンテナの順番以降のアンテナ群であることを特徴とする受信装置。
  3. 少なくとも情報本体を含む情報本体部と受信電界強度測定のための情報を含む付加部とを有したフレーム構成の無線信号を、複数のアンテナを用いて選択受信する受信装置において、
    前フレーム内の前記情報本体を受信していたアンテナの第1の受信電界強度と、該アンテナ以外の2以上の前記アンテナの受信電界強度を現フレーム内の前記付加部で測定させ、測定結果内の最大の受信電界強度である第2の受信電界強度とを比較し、大きい受信電界強度を有するアンテナを現フレーム内の前記情報本体部を受信するアンテナとして選択し切り替える制御手段を備え、
    前記2以上のアンテナは、前フレームにおいて前記制御手段が選択した前記第1の受信電界強度が測定されたアンテナに対して予め決定された近傍のアンテナをグループ化したアンテナ群であることを特徴とする受信装置。
  4. 少なくとも情報本体を含む情報本体部と受信電界強度測定のための情報を含む付加部とを有したフレーム構成の無線信号を、複数のアンテナを用いて選択受信する受信装置において、
    前フレーム内の前記情報本体を受信していたアンテナの第1の受信電界強度と、該アンテナ以外の2以上の前記アンテナの受信電界強度を現フレーム内の前記付加部で測定させ、測定結果内の最大の受信電界強度である第2の受信電界強度とを比較し、大きい受信電界強度を有するアンテナを現フレーム内の前記情報本体部を受信するアンテナとして選択し切り替える制御手段を備え、
    前記複数のアンテナは、送信装置の移動経路に合わせた一連の番号を有し、前記2以上のアンテナは、前フレーム内の前記情報本体を受信していたアンテナの順番以降のアンテナ群であることを特徴とする受信装置。
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